海洋数据处理及可视化实习报告

实习报告

题目：南海叶绿素季节分布与温度和营养盐的关系课程：海洋数据处理及可视化

班别：海洋技术1101

姓名：何楚劲

学号：201012922109

资料介绍

1.本文所用南海海域叶绿素资料为seawifs三级产品，来自NASA，空间分辨率为9km*9km，选用时间为多年平均卫星遥感资料。（/giovanni/overview/index.html）

2.氮浓度和海表温度资料为NODC里WOA09（见/cgi-bin/OC5/SELECT/woaselect.pl），空间分辨率为9km*9km，时间为多年平均。

处理

限于篇幅和水平的限制，本文选取南海某一典型地区作为代表，营养盐选取N作为代表，而且选取表层。有研究表明，我国广东沿岸海域是典型的季节性上升流区。因此，选取广东沿岸附近海域（21°—23°N，111°—118°E）作为典型近岸海域，通过重点分析南海典型区域的叶绿素变化特征以求对南海叶绿素浓度变化特征有更清楚的认识。

叶绿素结果分析

图1是南海0°—24°N，99°—124°E范围内表层区域空间平均的叶绿素浓度的时间序列。由图可知南海叶绿素浓度具有非常显著的季节性变化特征。另外，海表面温度和N浓度也存在着显著的季节变化。由生物学知识可知，植物生长受光照、营养盐、温度、盐度等环境因子的影响，因此研究叶绿素浓度的季节变化及其与海表温度和N浓度的关系具有一定的现实意义。

图1 气候态叶绿素浓度的空间平均时间序列

为了分析叶绿素浓度的时空分布特征，以典型月份1,4,7,10月的叶绿素浓度分别代表冬、春、夏、秋季节的叶绿素浓度，也有多年平均的气候态的四季海表温度和N浓度的分布。同时为了更好描述南海局部海区的叶绿素浓度变化特征，选取上述的典型区域并结合环境动力要素进行了分析。

叶绿素浓度季节变化及空间分布特征

冬季南海叶绿素浓度普遍较高，由图二可见，南海叶绿素浓度分布呈近岸高、中央海盆区低的特征；春季相对于冬季，南海叶绿素浓度普遍明显降低，整个海域的叶绿素浓度基本达到全年的最低值.如在海盆中心叶绿素浓度基本降到0.2mg/m^3以下,南海周边近岸海域也有明显的降低。夏季南海叶绿素浓度变现得很不均匀，总体上相对于春季有增加；秋季除广东省沿岸海域外，14°N以北海域叶绿素浓度普遍升高，其它地方不明显或略有降低。

典型区域——广东省沿岸海域叶绿素浓度的变化特征

该区域叶绿素浓度值在整个南海中较高，在这一区域叶绿素浓度有较明显的季节性变化，极大值在12月份，极小值出现在5月份。整体来说叶绿素在冬季普遍较高，由图3和图4，分析这个海域的营养盐N的浓度和海表温度的变化趋势可以看出，该区域营养盐N的变化与叶绿素浓度的变化趋势基本一致，而海面温度的变化基本与叶绿素浓度的变化呈负相关的关系。

讨论

南海叶绿素浓度时空变化特征与环境要素的关系分析

冬季南海叶绿素浓度普遍增加，南海表层温度基本降到了四季最低水平（见图4），而且该时期南海在强大东北季风的控制之下风速最高，这样就加大了混合层的厚度，可以使富含营养盐的下层水上涌到上层。另外，冬季海水温度可能也比较适合叶绿素的生长。这些条件的变化可能是冬季叶绿素浓度普遍增加的原因。我国沿岸海域由于以上原因，加上海水的深度浅，混合很强，所以大范围上升。

春季南海全区叶绿素浓度普遍降低，海面温度升高（见图4），风速减小，都不利于垂直混合，而且过高的温度也不利于浮游植物的生长，从而导致了叶绿素浓度的下降。我国广东沿岸海域叶绿素浓度最低，这可能与冬季营养盐的消耗很大以及此时水体垂直混合减弱、陆源性营养盐也较少，从而导致叶绿素浓度在春季最低夏季南海大部分区域叶绿素浓度较春季有所增加，南海在夏季风的影响下风速较强，尽管海表温度较高（见图4），混合作用仍有所加强，同时我国南海正值雨季，注入南海的地表径流携带着大量陆源营养盐的冲淡水可能影响到较大的范围，可能引起部分海域叶绿素浓度升高。广东沿岸夏季海表温度全年最高（见图4），叶绿素却全年最高（见图2）.研究发现夏季我国南部正值汛期，富含营养盐的陆源水大量注入南海北部，这可能是夏季广东沿岸叶绿素浓度全年最高的原因。

秋季南海北部基本上为很强的东北季风控制，南部为西风控制，温度变化不明显，在南海南部受较弱的西风控制的区域叶绿素浓度（见图2）明显下降，这可能是由于风应力产生的下降流以及混合作用减弱引起的。

结论

南海叶绿素浓度有明显的季节性变化，这种变化与温度、营养盐等的变化相关联，大体上与营养盐成正相关，与海表温度呈负相关。

参考文献：赵辉，齐义泉，王东晓，王文质南海叶绿素浓度季节变化及空间分布特征研究[J].海洋学报,2005,27(4):46—52

冬季春季

夏季秋季

图2 南海叶绿素浓度季节平均变化

图3 南海四季海表层N的浓度分布特征

图4 南海四季的海表温度分布特征

图5 南海叶绿素浓度1.4.7.10月份的变化特征

附录

一．叶绿素浓度数据用matlab处理，m文件如下：

clc,clear

G3fakeDim0=-89.9583:0.0833333:89.9583;

G3fakeDim1=-179.9583:0.0833333:179.9583;

ln1=find((G3fakeDim1-99.5)==min(abs(G3fakeDim1-99.5)));%数据由西向东

ln2=find((G3fakeDim1-124.5)==min(abs(G3fakeDim1-124.5)));

lt1=find((G3fakeDim0+0.5)==min(abs(G3fakeDim0+0.5)));%数据由南向北

lt2=find((G3fakeDim0-24.5)==min(abs(24.5-G3fakeDim0)));

files=dir('*.nc');

for i=1:length(files);

file=files(i).name;

ncload(file);

mydata=l3m_data(lt1:lt2,ln1:ln2);

mydata(mydata<0)=nan;

m_proj('miller','lon',[99.5 124.5],'lat',[-0.5 24.5]);

lon1=G3fakeDim1(ln1:ln2);

lat1=G3fakeDim0(lt1:lt2);

[x y]=meshgrid(lon1,lat1);

m_contourf(x,y,mydata,[0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4]) ; colorbar

m_coast('patch',[0.5 0.5 0.5],'edgecolor','k');

m_grid

fname=file(6:7);

name=[fname,'month',' chlo concentration'];

title(name);

print(gcf,'-dpng',fname);

End

二．营养盐N和海表温度先用matlab生成dat文件，再用grads画图，相关程序如下：

1.处理营养盐N数据生成dat的m文件

lat=-0.5:1:24.5;lon=99.5:1:124.5;

files=dir('*.csv');

for iii=1:length(files)

file=files(iii).name;

alldata=importdata(file,',',2);

data = alldata.data;

text=alldata.textdata;

fin=sscanf(text{1},'%s',2)

fin=[fin(2:9),'.dat'];

fidin=fopen(fin,'w');

for i=4:length(text)